Etude et développement d'un actionneur plasma à décharge à ...

Conclusions et perspectives
Les travaux rapportés dans ce mémoire ont été menés dans le but d’étudier et d’optimiser une
Décharge à Barrière Diélectrique (DBD) de surface employée comme actionneur plasma dans le cadre
du contrôle d’écoulement sur profil d’aile. Nous allons présenter ici un bilan sur la partie actionneur
plasma, puis un bilan sur la partie concernant le contrôle. Enfin, nous terminerons par les futures
orientations de recherche qu’il serait intéressant de mener à la suite de ces travaux.
1. Bilan de la partie : Actionneur plasma
La revue bibliographique de la première partie de ce mémoire se rapporte au domaine des plasmas.
La formation, les phénomènes d’entretien et de dissipation ainsi que les applications de ce quatrième
état de la matière y sont décrits. Nous avons également introduit et expliqué le phénomène de vent
électrique, cette mise en mouvement de l’air qui survient sous certaines conditions au sein des
décharges électriques. Cet écoulement s’explique par le transfert de quantité de mouvement entre les
particules chargées et les particules neutres du gaz, les premières étant accélérées par les forces de
Coulomb. Basés sur ce phénomène, les actionneurs plasmas ont pour but de modifier la vitesse de
l’écoulement dans la couche limite qui se développe sur les profils aérodynamiques, en créant une
décharge électrique de surface.
Bien que l’électro-aérodynamique soit encore un domaine d’étude relativement jeune, nous avons
pu constater l’ampleur de l’effort de recherche consacré à ce sujet depuis quelques années. En effet,
ces décharges électriques de surface employées comme actionneurs plasmas sont prometteuses car
elles possèdent l’avantage d’être facilement contrôlable, dans la mesure où la grandeur d’entrée est
électrique : leur action peut donc être modulé de façon simple.
Grâce à sa simplicité de mise en œuvre et à sa stabilité en regard du passage au régime d’arc, nous
avons opté pour la DBD comme actionneur plasma en vue d’une application au contrôle. Au travers
d’une première série d’expériences où plusieurs paramètres de base ont été testés, nous avons ainsi pu
mettre en évidence les caractéristiques relatives à la conception de la DBD et les grandeurs électriques
aboutissant à la maximisation du vent électrique induit. Ceci a permis de porter la vitesse du vent
électrique à près de 7 m/s. Les principaux résultats issus des mesures électrique et mécanique réalisées
lors de cette première étude sont résumés ci-après :
_ L’influence de l’encapsulation de l’électrode de masse sur le comportement électromécanique de
l’actionneur plasma a montré que le fait d’inhiber une zone de plasma permet de réduire de moitié la
puissance électrique consommée, donc de doubler le rendement de la DBD. Pourtant, vu les problèmes
de claquage du diélectrique rencontré lorsque la tension appliquée dépasse un certain seuil avec une
électrode encapsulée, il semble préférable d’employer une DBD non encapsulée. Ce point devra être
plus précisément étudié dans le futur.
_ La vitesse du vent électrique induit est liée à l’extension du plasma au-dessus de la barrière
diélectrique. Pour parvenir à agrandir la zone de décharge, on peut augmenter la largeur de l’électrode
de masse jusqu’à un optimum, de même que la tension appliquée aux bornes de la décharge. L’aspect
fréquentiel permet aussi d’accroître le vent induit, mais ceci est dû à une répétition de cycle de
décharge plus importante. Cependant, une limite physique rendant la décharge instable et filamentaire
empêche une croissance continue de la tension et de la fréquence.
_ L’étude sur la nature de la barrière diélectrique a montré la nécessité d’une sélection adéquate du
diélectrique employé en fonction de la permittivité εr et de la rigidité diélectrique, afin de trouver un
équilibre entre vitesse maximum du vent électrique et puissance consommée. Il semble que le meilleur
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